一种混凝土温升快速检测方法与流程

本发明属于混凝土制备技术领域，特别是一种混凝土温升快速检测方法。

背景技术

近年来，随着对混凝土强度等级，拌合物工作性能要求的提高，混凝土中胶凝材料用量增多，各类外加剂引入，使得胶凝体系的复杂化，引起混凝土结构物早期、后期非载荷裂缝的增多的现象不断发生，这其中相当一部分是由于胶凝材料水化反应产生的热量快速蓄积，使得混凝土内部升温过快过高，混凝土结构物内外温差过大引起的温度裂缝，极大地影响了混凝土结构物自防水和长期耐久性能。

当前常用的检测方法有水泥水化热法、混凝土绝热温升法，这两种检测方法试验周期较长，通常7-28天，而且对仪器设备的精度、稳定性要求高，但不能直观、快速、完整地反映工程现场混凝土温升过程。然而，通过在工程现场混凝土实体结构中测温、检测配合比优化、外加剂使用后的效果，不仅工作量大，且对混凝土结构物的安全性能有不利影响。所以，在试验室条件下开发一种混凝土温升快速检测方法，对于设计、优化混凝土配合比，合理使用混凝土外加剂，降低混凝土内部温升，降低内外温差，减少温度裂缝的产生，对混凝土建筑物的质量的提高可起到积极的作用。

现有技术中，大多是将温度传感器等类似功能的组件在混凝土浇筑时就同步埋设在混凝土内，例如专利号为2017209276336的专利“一种钢管混凝土拱桥管内混凝土温度分布的测量系统”，在钢管内壁设多个扣环，每个扣环上设有温度传感器用于测量图凝固和养护时的温度变化。为了符合混凝土凝固和养护时的现场实际情况，这种试验需要在施工工地现场完成，试验环境苛刻，操作繁琐复杂，对试验人员的技术要求很高。又例如专利号为2015204144789的专利“混凝土温升试验用保温盒”，其设计了一种相对较小的保温盒，用于在室内实验环境下模拟施工现场混凝土凝固和养护过程的温升情况，从而预判施工现场的混凝土内部温升变化过程。这种保温盒虽然在结构上具有一定创新，但就如何真实地模拟施工现场的环境方面，该专利未公开相应的技术方法。又例如专利号为201410086731.2的专利“一种反演混凝土绝热温升的方法”，其主要研究了混凝土内部不同位置的温度随时间的变化规律，而针对不同尺寸和形状的混凝土，如何利用保温材料组成的尺寸合适的保温盒，已达到最准确的模拟效果，该专利缺少研究。若缺少了此研究，则所选用的模拟用的模具的尺寸和材料种类，就难以科学地与实际情况拟合，导致模拟试验的结果无法反应混凝土凝固和养护时的真实内部温升情况。

技术实现要素：

为了达到在混凝土温升模拟试验时，选用的保温模具对实际混凝土温升过程的最佳拟合效果，本发明提供了一种混凝土温升快速检测方法，具体通过以下技术实现。

一种混凝土温升快速检测方法，包括以下步骤：

s1、选择一种或多种保温材料，并计算各层保温材料的厚度，贴合制成单层或多层保温板；

s2、将所述保温板按一定尺寸切割并组装成方形的保温模具，使所述保温模具的内部容积尺寸为400～500mm见方；

s3、采用与待测混凝土相同的原料配方、制备方法、入模条件，在所述保温模具中浇筑混凝土；然后将温度传感器埋设在混凝土内，盖上所述保温模具的上盖，按特定时间间隔记录混凝土内部温度，绘制温升曲线；

其中，步骤s1中的各层保温材料的厚度的计算方法如下：

(1)计算标准xps保温板的热阻值rxps：

xps保温板即绝热用挤塑聚苯乙烯泡沫塑料板；已知当xps保温板的厚度为100mm，混凝土立方体的尺寸为400～500mm时，混凝土中心部位温升曲线与尺寸为1000mm的待测混凝土立方体中心部位的温升曲线等效；利用热阻计算公式

rxps＝δ0/λ0

计算出rxps，δ0为xps保温板的厚度，即100mm；λ0为xps保温板的导热系数，为已知常数；

(2)计算待选单层或多层保温板的厚度δ单：

①单层保温板：根据热阻计算公式

rxps＝δ单/λ单

计算出δ单，δ单、λ单分别为单层保温板所选用保温材料的厚度和导热系数；

②多层保温板：任意选择多层保温板的各层保温材料的厚度δ1、δ2...δn，且各层保温材料的厚度满足方程

rxps＝r1+r2+…+rn＝δ1/λ1+δ2/λ2+…+δn/λn；

其中,r1、r2...rn为多层保温板的各层保温材料的热阻值；λ1、λ2...λn为多层保温板的各层保温材料的导热系数。

优选地，步骤s2中，在所述保温模具内还紧密贴覆有薄膜。

更优选地，所述薄膜的材质为憎水、不透水的材料，耐热温度不低于90℃。

进一步优选地，所述薄膜为聚氯乙烯、聚乙烯、聚丙烯、聚苯乙烯的任意一种。

优选地，步骤s3中，在所述保温模具中浇筑混凝土，浇筑时间不超过30min。

优选地，步骤s3中，所述温度传感器的埋设方式为：将温度传感器固定在带刻度的棍子的一端，将所述棍子穿过所述保温模具的上盖将温度传感器插入混凝土，所述棍子通过卡扣固定在所述保温模具的上盖上。

优选地，步骤s3中，测试时间间隔不低于1次/小时。

与现有技术相比，本发明的有益之处在于：

1、全程检测混凝土完整的温度历程，特别是为了研究和使用大体积混凝土提供了可靠、真实、全面的科学依据，更好地评价混凝土内部温度的变化，为混凝土配合比优化、外加剂应用的效果提供数据支持；

2、利用厚度为100mm的绝热用挤塑聚苯乙烯泡沫塑料板为标准保温模具，计算选用其他保温材料时所需的保温材料厚度，不仅适用于单层，还适用于多层保温材料，厚度的计算方式科学合理；

3、测试数据快，工作量较小，普通混凝土试验室均可实施，混凝土入模后即开始测量，采集包括从入模—温峰—温度降低至室温整个温度历程。试验用保温模具可反复使用，试验条件可贴合工程现场实际情况，可根据需模拟的工程实际情况撤去若干个保温面，消除拆模对混凝土的温度历程的影响，试验可直接在工程应用现场试验室实施，试验用原材料、外界温度条件与现场保持相同。

附图说明

图1为实施例1的混凝土的模拟温升曲线；

图2为实施例2的混凝土的模拟温升曲线；

图3为实施例3的混凝土的模拟温升曲线；

图4为实施例4的混凝土的模拟温升曲线；

图5为比较例1的混凝土的模拟温升曲线。

图6为实施例1～4所采用的保温模具的结构示意图。

图6中的标号如下：

1、单层保温板；2、上盖；3、混凝土；4、温度传感器；5、棍子。

具体实施方式

下面将对本发明的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动条件下所获得的所有其它实施例，都属于本发明保护的范围。

如图6所示，以下实施例所选用的保温模具选用单层岩棉板作为保温材料，单层岩棉板的厚度经热阻计算公式计算为150mm，保温模具内部的容积为450mm见方，单层岩棉板的厚度的具体计算过程如下：

(1)计算标准xps保温板的热阻值rxps：

xps保温板即绝热用挤塑聚苯乙烯泡沫塑料板；已知当xps保温板的厚度为100mm，混凝土立方体的尺寸为450mm时，混凝土中心部位温升曲线与尺寸为1000mm的待测混凝土立方体中心部位的温升曲线等效；利用热阻计算公式

rxps＝δ0/λ0

计算出rxps，δ0为xps保温板的厚度，即100mm(0.1m)；λ0为xps保温板的导热系数，为已知常数，取0.03w/m·k；因此rxps经计算为3.33℃/w(保留两位小数)；

(2)计算单层岩棉板的厚度δ岩棉

根据热阻计算公式

rxps＝δ岩棉/λ岩棉

已知λ岩棉取0.045w/m·k，因此，δ岩棉经计算为150mm。

实施例1

本实施例所选用的混凝土，强度等级为c50，混凝土配合比如表1所示，其加入方式为与胶凝材料、外加剂、粗细骨料先进行拌合，再加入水、减水剂，拌合时间不少于150秒，混凝土坍落度控制在200±20mm，混凝土正中心测点同时埋设2根数据线，检测从混凝土完全入模后开始，检测频率为2次/min。由于工程现场施工通常在24h左右拆除模板形成了散热条件，为贴近现场，混凝土入模24h时撤去试验用保温模具顶部的保温材料。所绘制的温升曲线如图1所示。

表1实施例1混凝土配合比

实施例2

本实施例所选用的混凝土，与实施例1基本相同，不同之处在于，原料中还加入了市售缓凝剂ⅰ(磷酸盐类)，加入量是胶凝材料总量的0.07％。所绘制的温升曲线如图2所示。

实施例3

本实施例所选用的混凝土，与实施例1基本相同，不同之处在于，原料中还加入了市售缓凝剂ⅰ(葡萄糖类)，加入量是胶凝材料总量的0.07％。所绘制的温升曲线如图3所示。

实施例4

本实施例所选用的混凝土，与实施例1基本相同，不同之处在于，原料中还加入了水化热抑制剂(羟基羧酸类化合物，武汉三源特种建材有限责任公司)，加入量是胶凝材料总量的1.00％。所绘制的温升曲线如图4所示。

比较例1

本比较例用于检测实际混凝土的温升曲线，比较与实施例1的差异。本比较例所选用的混凝土原料配方、温升检测方法与实施例1基本相同。不同之处在于：本比较例模具采用机制的木质模板，模板厚度为12mm，模板外围用40*60mm的木方支撑固定，其他如木质模板的选材、施工制作均参照jgj162《建筑施工模板安全技术规范》的规定进行，模具内部容积为1000mm见方，即浇筑的混凝土立方体的边长为1000mm。所绘制的温升曲线如图5所示。

通过对比实施例1和比较例1的混凝土温升曲线，即对比图1和图5，两者的温度变化曲线基本相同。由此可知，采用本发明提供的保温模具和温升检测方法，能够有效模拟实际混凝土在浇筑、凝结时的温度变化。